Nowy model sugeruje, że łączenie supermasywnych czarnych dziur będzie się świecić w niesamowitym świetle ultrafioletowym i rentgenowskim, gdy spirale zmienią się w nieuniknioną katastrofę.
Supermasywne czarne dziury mają masę miliona lub miliardy razy większą niż Słońce i znajdują się w niemal każdej galaktyce, która jest przynajmniej wielkości naszej Drogi Mlecznej, zgodnie z oświadczeniem NASA. Naukowcy wiedzą, że galaktyki często się łączą; stanie się tak na przykład z Drogą Mleczną i Andromedą za około 4 miliardy lat.
„Wiemy, że galaktyki z centralnymi supermasywnymi czarnymi dziurami łączą się cały czas we wszechświecie, ale widzimy tylko niewielki ułamek galaktyk z dwiema [czarnymi dziurami] w pobliżu ich centrów” - Scott Noble, astrofizyk z NASA Goddard Space Flight Center w Maryland , powiedział w oświadczeniu. [No Escape: Dive Into a Black Hole (Infographic)]
Chociaż naukowcy widzieli wcześniej połączenia czarnych dziur, były one znacznie mniejsze, zgodnie ze stwierdzeniem - porównywalne do wielkości gwiazdy, co oznacza od trzech do kilkudziesięciu mas Słońca. Te połączenia czarnych dziur wielkości gwiazdy zostały wykryte za pomocą laserowego interferometru Obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO) National Science Foundation. Naukowcy znaleźli je, wykrywając fale grawitacyjne, które są falami w czasoprzestrzeni generowanej po tych dużych połączeniach.
Urzędnicy NASA powiedzieli w oświadczeniu, że supermasywne połączenia czarnych dziur będą trudniejsze do wyśledzenia, ponieważ często są znacznie dalej od siebie i emitują słabsze sygnały fali grawitacyjnej. Aby wykryć ten niewielki sygnał, detektory muszą być umieszczone w przestrzeni kosmicznej, aby uniknąć zakłóceń fal sejsmicznych na naszej planecie. Przyszła misja, która może to zrobić, to antena kosmiczna interferometru laserowego Europejskiej Agencji Kosmicznej (LISA), zaplanowana na uruchomienie w latach 30. XX wieku.
Istnieje jednak inna możliwa metoda znalezienia supermasywnych połączeń. Kiedy galaktyki łączą się, przynoszą ze sobą zbiory gazu, pyłu, gwiazd i planet. Gdy nastąpi zderzenie, duża część tego materiału zostanie przeciągnięta w kierunku czarnych dziur - które następnie zaczną „zjadać” materiał, generując promieniowanie, które astronomowie powinni zobaczyć (zanim materiał przekroczy horyzont zdarzeń czarnej dziury).
Nowa symulacja śledziła wydarzenia na trzech orbitach supermasywnych czarnych dziur, które znajdują się w odległości około 40 orbit od całkowitego scalenia. Model sugeruje, że w tym momencie fuzji w teleskopach będzie widoczne światło UV i promieniowanie rentgenowskie o wysokiej energii.
„Trzy regiony emitującego światło gazu jarzą się, gdy czarne dziury łączą się, wszystkie połączone strumieniami gorącego gazu: duży pierścień otaczający cały układ, zwany dyskiem okrężnym, oraz dwa mniejsze wokół każdej czarnej dziury, zwane minidyskami” Urzędnicy NASA powiedzieli.
„Wszystkie te obiekty emitują głównie promieniowanie UV” - kontynuowali urzędnicy. „Gdy gaz przepływa z dużą prędkością do mini dysku, światło UV dysku oddziałuje z koroną każdej czarnej dziury, [która jest] obszarem wysokoenergetycznych cząstek subatomowych powyżej i poniżej dysku. Ta interakcja wytwarza promieniowanie rentgenowskie. Kiedy szybkość akrecji jest niższa, światło UV przyciemnia się w stosunku do promieni rentgenowskich. ”
Symulacja sugeruje, że promienie X w połączeniu supermasywnych czarnych dziur będą jaśniejsze i bardziej zmienne niż promienie X obserwowane w samotnych supermasywnych czarnych dziurach. (Zmiany dotyczą szybkości gazu wokół orbity czarnej dziury, a także samych orbit łączących się czarnych dziur.)
Symulację przeprowadzono w superkomputerze Blue Waters National University for Supercomputing Applications na University of Illinois w Urbana-Champaign. Ta konkretna symulacja szacuje temperatury gazu, podczas gdy przyszłe symulacje będą obejmować parametry takie jak temperatura, masa całkowita i odległość, aby zobaczyć wpływ na światło emitowane przez połączenie, zgodnie z oświadczeniem.
Nowa praca została szczegółowo opisana wczoraj (2 października) w The Astrophysical Journal.
